Файл: Живов Л.Г. Привод и автоматика самоходных кранов.pdf

ФМ. Регулирование фазы напряжения U\ диагонали моста достигается изменением силы тока подмагничивания магнитно­ го усилителя.

подъемной лебедкой

Генератор импульсов ГИ преобразовывает напряжение U\ в импульсное. Входной трансформатор генератора импульсов Тр2 имеет прямоугольную петлю намагничивания, что обеспечи­ вает постоянство э. д. с. на вторичной обмотке при заряде кон­ денсатора С через зарядное сопротивление R2. Когда прекра­ щается перемагничивание сердечника Тр2 (конец первого такта

,106

перемагиичивания), емкость С через диод Д2 разряжается на управляющий электрод силового тиристора Т. Напряжение противоположной полярности на вторичной обмотке Тр2 (вто­ рой такт перемагиичивания) шунтируется цепью диод Д1 — сопротивление R1.

На рис. 57, в показана схема управления системой тиристор­ ного преобразователя — двигатель ТП-Д подъемной лебедки, в которой предусмотрена защита, предотвращающая свободное падение груза при исчезновении питающего напряжения или при

Рис. 58. Электромеханические характеристики системы уп­ равления двигателем подъема, разработанной МЭИ:

сплошная линия — установившийся режим; штриховая — неуста- новнвшнПся; /—IV — на соответствующих ступенях командоконтроллера; 57' с — тормозная

исчезновении возбуждения двигателя. Для этого контакты реле PH, включенные параллельно двигателю Д, размыкают цепь ка­ тушки контактора К1, обесточивается двигатель гидротолкателя FT и подъемная лебедка затормаживается механически. Защита двигателя осуществляется реле РМ, РИ1 и РН2, PH, РОП, РТ. Коммутирующими являются контакторы У, Т.

Для формирования электромеханических характеристик в схеме предусмотрены обратные связи. Отрицательная обрат­ ная связь по току (обмотка усилителя ш3) с отсечкой служит для ■ограничения силы тока в якорной цепи двигателя, если статичес­ кая нагрузка превышает расчетную. Отсечка наступает при па­ дении напряжения iRm, равном напряжению стабилизации Дстз,4, осуществляемого стабилотронами СТЗ и СТ4. Отрицательная об­ ратная связь по напряжению двигателя (обмотка усилителя Шг)

107

Глава IV. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ КРАНОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ТИРИСТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ И ПРИ / = const

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Преимущества применения асинхронного электропривода на стреловых самоходных кранах очевидны. Объем асинхронного двигателя меньше, чем двигателя постоянного тока. Кроме того, он в 3 раза легче и в 1,5 раза дешевле двигателя постоянного тока, а его момент инерции и отношение момента инерции к пус­ ковому моменту в 2 раза уступают двигателю постоянного тока. Асинхронный двигатель не имеет коллекторами поэтому он на­ дежнее в эксплуатации. Однако для стреловых самоходных кра­ нов с автономной электростанцией, т. е. дизелем, генератором (постоянного или переменного тока) и двигателями (постоянно­ го или переменного тока) — отпадает главное возражение против применения системы Г — Д, так как система переменного тока также требует установки трех машин. В связи с этим на первый план выдвигаются эксплуатационные преимущества той или иной системы управления электроприводов в сочетании с электроме­ ханическими характеристиками электродвигателя постоянного или переменного тока.

Пятипериодная скоростная диаграмма, наиболее оптималь­ ная для кранов, не может быть выдержана при контакторном —■ реостатном регулировании скорости асинхронных двигателей. Весьма сложно (путем непрерывных включений и выключений)

получить «ползучие» продолжительные во времени стабильные скорости. Разгон и замедление имеют разные системы управле­ ния (пуск на реостатных характеристиках, замедление на мик­ роприводе, педальном тормозе, динамическом торможении и т. д .). Отрицательное качество асинхронного электропривода как объекта регулирования скорости — это постоянство точки иде­ ального холостого хода n0{S = 0), что обусловливает наклонные характеристики при реостатном регулировании и зависимость скорости от нагрузочного момента.

Для электроприводов отдельных исполнительных механизмов кранов (например, для механизмов передвижения, подъема, по­ ворота) необходимо получить регулируемое ускорение (а — Fjmy где F изменяется от нуля до максимума), т. е. регулируемый момент (усилие) двигателя. Это усложняет схемы управления приводом. Одно из направлений разработок схем управления

109

асинхронным двигателем — уменьшение момента и скорости вра­ щения асинхронного двигателя снижением напряжения, питаю­ щего статор,— возможно только с применением замкнутых систем автоматического регулирования и регулируемых преобразовате­ лей напряжения. Для этих схем важным условием является при­ менение двигателя с фазовым ротором и достаточно большим активным сопротивлением в цепи ротора, так как иначе величина и распределение потерь и нагревание двигателя оказываются неприемлемыми. Это относится также и к импульсным схемам.

Однако все же простейшим способом регулирования скорости асинхронного двигателя является регулирование сопротивлени­ ями, включенными последовательно в ротор. Для получения пус­ ковых характеристик применяют для крановых двигателей конт­ роллеры с несимметричными включениями сопротивлений в ро­ торе. Для регулирования скорости такие схемы не являются удовлетворительными, так как при несимметричном выключении сопротивлений (определенной величины) имеем «провал момен­ та» скорости п = 0,5п0. Такие схемы обеспечивают при малом количестве коммутирующих элементов большое число ступеней сопротивлений.

Динамическое торможение позволяет опускать грузы на раз­ ных характеристиках контроллера, но устойчивых длительных малых скоростей во всех случаях дать не может. Поэтому уже более шестидесяти лет существует проблема получения регули­ руемого асинхронного двигателя с жесткими характеристиками и относительно простыми схемами управления. До сих пор про­ стыми средствами задача регулирования скорости асинхронного двигателя не была полностью решена ми для двигателя поворота, ни для двигателя подъемной лебедки. Тиристоры дают возмож­ ность успешно решать поставленные задачи.

Рассмотрим некоторые электроприводы для исполнительных механизмов стреловых самоходных кранов и кранов, имеющих аналогичные технологические операции.

Заводом «Динамо» был запроектирован и изготовлен грей­ ферный (судовой) кран, привод механизмов которого (вылет стрелы, поворот), в том числе и привод грейфера, осуществлены короткозамкнутыми двигателями. Для регулирования скорости грейфера применены многоскоростные двигатели, на статоре ко­ торых расположены три обмотки с числами полюсов 6, 12 и 24. Для уменьшения пусковых и тормозных потерь схемой электро­ привода предусмотрен ступенчатый разгон и ступенчатое тормо­ жение двигателей. Для привода судового крана предусмотрены трехступенчатый разгон и двухступенчатое торможение с контро­ лем реверсирования в обе стороны. Механические характеристи­ ки электродвигателя с соотношением скоростей 1 : 2 : 4 изобра­ жены на рис. 59.

Электроприводы механизмов вылета стрелы и вращения вы­ полнены с применением двухскоростных асинхронных коротко-

110

замкнутых двигателей с релейно-контакторной системой управ­ ления. Каждый из электроприводов (грейфер, вылет стрелы, вращение) управляется отдельным командоконтроллером. Опи­ сываемая схема не может удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к электроприводу кранов. Несмотря на большие преимущества схемы — автоматический переход из двигательно­ го в генераторный режим — диапазон регулирования не более 1 : 5, н поэтому производить операции с ответственными грузами по этой схеме нельзя. Осо-

Рис. 59. Механические характер ристики электродвигателя с со­ отношением скоростей 1 : 2 : 4

гона (до трех и даже двух) в электроприводе стреловых само­ ходных кранов недопустима для получения малых (весьма ма­ лых) скоростей (диапазон регулирования 1 : 20 и даже 1 : 100).

2.РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Регулировать скорость электропривода переменного тока кра­ нового механизма от преобразователя частоты с явно выражен­ ным звеном постоянного тока (рис. 60, а) весьма сложно в свя­

тивных тормозных режимах проводить ток в обратном направле­ нии подобно генератору постоянного тока. При замене синхрон­ ного генератора СГ и тиристорного моста (рис. 60, а) генерато­ ром постоянного тока Г1 (рис. 60, б) получаем новое конкретное практическое решение для крановых механизмов с рекупераци­ ей энергии в сеть.

Генераторный режим может быть получен: при резком сни­ жении задающей частоты инвертора, -когда ©Ст < а>рот; при вращении ротора асинхронного двигателя (нагрузки) «по полю» при опускании груза, когда сорот > ®ст; кратковременно при ра­ боте с cos ф < 0,52 (условие, при котором сила входного тока инвертора, его мгновенное значение, изменяет направление). Во всех случаях э. д. с. фаз нагрузки больше Ua, и поэтому ток про­ водят диоды обратного тока. Известно, что при снижении часто­ ты питающего напряжения асинхронный двигатель переходит

111